Introdução
A datação por radiocarbono (RD) de uma amostra é reduzida para medir o conteúdo de 14C e 13C nela, introduzindo uma correção ao conteúdo de 14C para o fracionamento de isótopos de carbono (calculado a partir do conteúdo de 13C) e calculando a idade do radiocarbono. Com base na curva de calibração, a idade do radiocarbono da amostra é recalculada para o calendário. Assim, a confiabilidade da datação por radiocarbono é determinada pela confiabilidade do cálculo da idade do radiocarbono das amostras e pela confiabilidade da curva de calibração. O último parâmetro é determinado pela confiabilidade do radiocarbono e das idades do calendário das amostras, que foram usadas para construir a curva de calibração e o grau de sua correspondência com as variações de 14C no CO2 da atmosfera da região em que as amostras datadas foram formadas.
Por confiabilidade dos resultados de RD, entendemos o grau e a natureza da correspondência entre a idade estimada e a idade real das amostras datadas. Uma avaliação experimental direta da confiabilidade dos resultados de RD é fundamentalmente impossível. Esta é uma característica fundamental do método. Assim, a avaliação da confiabilidade dos resultados do RD pode ser realizada apenas por métodos “indiretos”. Mas os fundos disponíveis para tal avaliação são significativamente limitados. Podemos citar apenas um trabalho em que um dos métodos clássicos "indiretos" de avaliação da confiabilidade do RD é relativamente corretamente implementado - os fatores que afetam a confiabilidade da datação são identificados, os erros introduzidos por eles são estimados e a contribuição total dos fatores para a idade do calendário das amostras datadas é encontrada. Existe outro grupo de métodos clássicos "indiretos",com base na análise de "convergência" dos resultados da pesquisa. Um dos métodos desse grupo, em relação ao RD, encontramos.
Descrição do método
A curva de calibração do RD foi calculada usando amostras de madeira com uma idade conhecida e reflete a dependência da idade do radiocarbono no calendário. Possui máximos e mínimos locais, degraus e seções relativamente íngremes. Segue-se disso que, com uma distribuição uniforme das amostras datadas ao longo da escala de idade do calendário, sua distribuição ao longo da escala de idade do radiocarbono será desigual. A idade do calendário das amostras, com base na qual a curva de calibração foi calculada, é distribuída uniformemente - após 10 anos. Portanto, a partir da curva de calibração, podemos calcular o padrão para as frequências da idade do radiocarbono das amostras. A curva de calibração para o RD e o padrão para as frequências de idade do radiocarbono das amostras são mostradas na Figura 1.
Figura: 1. Curva de calibração de datação por radiocarbono e o padrão de frequências da idade do radiocarbono das amostras.
O padrão para as frequências da idade do radiocarbono das amostras é calculado para intervalos de 100 anos do radiocarbono. A curva resultante é altamente diferenciada. As frequências variam de 2 a 29. Existem altos e baixos distintos. Podemos comparar o padrão com as frequências da idade do radiocarbono de amostras de amostras específicas para regiões, tipos de materiais datados ou laboratórios obtidos de bancos de dados RD. A ideia por trás dessa comparação é simples. Se a confiabilidade da estimativa da idade do radiocarbono da amostra e a curva de calibração forem próximas, então as frequências reais e de referência devem coincidir. Nesse caso, o grau de coincidência será determinado pelo grau de conformidade da distribuição real da idade civil das amostras amostrais na escala de anos civis com sua distribuição uniforme. Se houver incompatibilidades de frequência significativas,então, isso significará que a confiabilidade da curva de calibração e a idade do radiocarbono das amostras de uma amostra particular são diferentes. Além disso, para alguns casos de discrepâncias, é possível fundamentar hipóteses sobre suas causas.
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A eficiência do método é demonstrada no exemplo da análise de três amostras de dados do RD, que denominamos "EUA-Canadá", "Europa" e "Norte da China". As amostras incluem datas que se enquadram no intervalo de 0-5999 anos BP. Todas as frequências da idade do radiocarbono das amostras foram calculadas em uma janela de 100 anos VR.
Amostra "EUA-Canadá"
A amostra EUA-Canadá foi compilada a partir do banco de dados do site. Há 22227 datas na amostra: 15452 datas nos EUA, 6561 datas no Canadá e 214 datas na Rússia. Incluindo: 1438 datas de amostras de madeira, 12675 - carvão, 2922 - ossos, 2655 - ossos calágenos.
Figura: 2. Amostra "EUA-Canadá". Comparação das frequências de idade de todas as amostras da amostra com a de referência.
Figura: 3. Amostra "EUA-Canadá". Comparação do componente de alta frequência das frequências de idade de todas as amostras da amostra com a de referência.
As Figuras 2 e 3 mostram uma comparação das frequências de idade e seus componentes de alta frequência de todas as amostras da amostra com o padrão. Três intervalos são diferenciados de acordo com o grau de coincidência qualitativa das curvas. No intervalo A (250-1400 anos AP) a concordância é boa, no intervalo B (4200-5950 anos AP) é satisfatória. No intervalo B (1400-4200 anos BP), nenhuma coincidência é vista.
A Figura 4 mostra um exemplo de modelagem da precisão da datação por radiocarbono nas frequências de idade de todas as amostras da amostra EUA-Canadá para o intervalo de 250-1350 anos BP. A curva de frequência do modelo é a soma do componente normalizado de baixa frequência das frequências de idade de todas as amostras na amostra e as frequências de referência normalizadas. A concordância satisfatória entre o modelo e os dados reais foi obtida desde que 9,2% das datas tenham uma precisão aproximadamente igual à precisão da curva de calibração. O componente de baixa frequência do modelo foi calculado pela média das frequências da idade da amostra em 5 pontos (janela de 500 anos). Com base nisso, pode-se presumir que a precisão dos 90,8% restantes das datações da amostra não excede mais / menos as primeiras centenas de anos. Uma vez que não temos um critério para distinguir de todo o conjunto de datas daquelesque têm uma precisão aproximadamente igual à precisão da curva de calibração, o último valor pode ser tomado como a precisão real do RD de uma amostra particular em um intervalo de tempo particular.
Figura: 4. Amostra "EUA-Canadá". Um exemplo de modelagem da precisão da datação por radiocarbono com base nas frequências de idade de todas as amostras na faixa de 250-1350 BP.
As frequências de datação do carvão coincidem qualitativamente com as frequências de referência praticamente ao longo de todo o intervalo de análise (Figura 5). As datas da árvore no intervalo de 50-3050 anos PA são alteradas em 100 anos PA na direção da diminuição da idade do radiocarbono.
Figura: 5. Amostra "EUA-Canadá". Comparação das frequências de idade das amostras de madeira e carvão com o padrão.
Figura: 6. Amostra "EUA-Canadá". Comparação das frequências de idade das amostras de osso e calágeno com a de referência.
As frequências de datação óssea correspondem totalmente às frequências de datação de calágeno (Figura 6), no entanto, elas são deslocadas em relação às frequências de referência em diferentes intervalos de tempo por 0-300 anos BP na direção do aumento da idade do radiocarbono.
A Figura 7 mostra uma comparação das frequências totais reais de datação de madeira, carvão, ossos e calágeno e frequências corrigidas para mudanças em relação ao padrão. As frequências corrigidas correspondem melhor às frequências de referência.
Figura: 7. Amostra "EUA-Canadá". Comparação das frequências totais reais da idade de amostras de madeira, carvão, ossos, calágeno e frequências corrigidas para mudanças em relação ao padrão.
Amostra "Europa"
A amostra Europa foi compilada a partir de dados de datação por radiocarbono publicados na revista Archaeometry. A amostra inclui apenas as datas para as quais o conteúdo da amostra 13C é mostrado. A amostra caracteriza toda a Europa. O "centro de gravidade" da amostra está no Reino Unido. Existem apenas 1168 datas na amostra. Incluindo: 83 datas de amostras de madeira, 267 - carvão, 216 - ossos de animais, 398 - ossos humanos, 26 - ossos não identificados, 133 - sementes, 45 - restos de plantas.
Figura: 8. Amostra "Europa". Comparação das frequências de idade de todas as amostras da amostra com a de referência.
A Figura 8 mostra uma comparação das frequências de datação de todas as amostras da amostra com a referência. De acordo com o grau de coincidência qualitativa das curvas, 5 intervalos são distinguidos. Nos intervalos A (50-700 anos VR), B (1600-2800 anos VR) e D (5300-5950 anos VR), o acordo é satisfatório. Nos intervalos B (700-1600 anos VR) e D (2800-5300 anos VR), as formas das curvas não coincidem. Deve-se notar que esses intervalos são caracterizados por altas frequências de datação. As mudanças de frequência da idade das amostras de madeira e carvão em relação umas às outras e o padrão em mais / menos 100 anos PA são vistas (Figura 9). As frequências da idade das amostras ósseas de animais (Figura 10) coincidem com o padrão apenas no intervalo A (50-1100 anos PA).
Figura: 9. Amostra "Europa". Comparação das frequências de idade das amostras de madeira e carvão com o padrão.
Figura: 10. Amostra "Europa". Comparação das frequências da idade das amostras de ossos de animais com o padrão.
Amostra "Norte da China"
A amostra do Norte da China foi compilada a partir do banco de dados do site. A amostra inclui todas as datas de sítios arqueológicos no noroeste (região autônoma de Xinjiang Uygur) e no nordeste da China (províncias de Heilongjiang, Jilin, províncias de Liaoning e região autônoma da Mongólia interior) obtidas nos laboratórios de Pequim. Um total de 601 datas. Incluindo: 169 amostras de madeira, 234 - carvão, 137 - resíduos de plantas (sementes, palha, junco, madeira podre, casca). As demais amostras são representadas por ossos de animais e humanos, pele, lã e conchas.
Figura: 11. Amostra "Norte da China". A comparação das frequências da idade de todas as amostras da amostra e planta permanece com o padrão.
A Figura 11 mostra uma comparação das frequências de idade de todas as amostras da amostra do Norte da China e resíduos de plantas com a referência. Qualitativamente, a coincidência das formas das curvas é observada apenas no intervalo A (1200-2000 anos AP). As frequências de idade das amostras de madeira e carvão correspondem entre si apenas no intervalo de 2800-4200 anos e não correspondem ao padrão (Figura 12). Após uma mudança nas frequências da idade da madeira e do carvão em menos 100 anos PA, obteve-se uma concordância satisfatória entre sua soma e a curva de referência (Figura 13).
Figura: 12. Amostra "Norte da China". Comparação das frequências de idade das amostras de madeira e carvão com o padrão.
Figura: 13. Amostra "Norte da China". Comparação das frequências de idade (reduzidas em 100 anos) de amostras de madeira e carvão com o padrão.
Avaliando a confiabilidade da curva de calibração
A partir da discrepância entre as frequências de referência e as frequências reais da idade do radiocarbono de uma amostra particular em um determinado intervalo de anos de radiocarbono, segue-se que a confiabilidade é baixa dentro do intervalo da idade do radiocarbono da amostra e / ou da curva de calibração. Ao analisar um número suficientemente grande de amostras, é possível identificar estatisticamente intervalos “suspeitos” da curva de calibração. Usando a análise de três amostras como exemplo, um desses intervalos pode ser denominado - aproximadamente 1700-1900 anos VR (Figura 3, intervalo B1; Figura 8, intervalo B1). Pode-se supor que dentro desse intervalo é a curva de calibração que apresenta baixa confiabilidade.
conclusões
Com base nos resultados da análise de três amostras da idade do radiocarbono das amostras pelo nosso método proposto, conclusões metodológicas e práticas podem ser tiradas.
Conclusões metodológicas
O método para avaliar a confiabilidade dos resultados da datação por radiocarbono, baseado na comparação da frequência de referência da idade do radiocarbono com as frequências da idade do radiocarbono de amostras de amostras das bases de dados RD, é simples, independente e altamente eficiente. Para aplicar o método, não é necessário envolver dados a priori para o RD. Com base nisso, é possível:
- alocação nas frequências da idade do radiocarbono de amostras de amostras específicas, intervalos de tempo e sua ordenação de acordo com o grau de cumprimento das frequências de referência;
- avaliação da precisão de determinação da idade do radiocarbono de amostras com base na modelagem;
- identificação de mudanças sistêmicas na idade de amostras de vários materiais;
- identificação de áreas na curva de calibração caracterizadas por confiabilidade relativamente baixa.
Ao aplicar o método, procedimentos clássicos para processamento estatístico de matrizes de dados podem ser usados.
Conclusões práticas
A datação por radiocarbono é geralmente bastante funcional. Duas questões permanecem em aberto - a confiabilidade objetiva da datação e a influência de fatores subjetivos nos resultados da datação. O erro na determinação da idade do radiocarbono das amostras da amostra dos EUA-Canadá com base nos resultados da modelagem na faixa de 250-1350 anos BP é mais / menos as primeiras centenas de anos. Em outros intervalos, o erro de datação é maior do que no intervalo 250-1350 anos AP. As datas de vários materiais são alteradas em relação umas às outras em até 300 anos BP, o que também dá um erro de mais / menos nas primeiras centenas de anos. Os erros na determinação da idade do radiocarbono das amostras das amostras da Europa e do Norte da China correspondem aproximadamente aos erros da amostra do Canadá. No intervalo de 1700-1900 anos VR, a curva de calibração pode ter baixa confiança.
